Устройство для определения длительности твердения Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 B22C9/12 

4

ОС

00 со Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для определения длительности твердения связующих материалов, используемых в составах литейныхформовочиых смесей, а также, для экспресс-анализа длительности твердения.стержневых смесей и стержней, изготовленных из этих смесей, содержащих элект&опро водные связуквдие материалы. , Известно устройство для определения скорости /твердения связуидих материалов, сЬстоящее из нагревательной печи, в шахте которой помеадается Подвижный столик с установленным на нем тиглем с ис1 ытуеМым связующим материалом и измерительными электррдами, и из.мерительной блок-схемы ,,. .... . Однако данное устройствр не обёспочивает высрк.ой точности И воспрризт водимостирезультатов измерения, не . решает допроса удаления газообразных компонентов, вьвделякадихся и,з связуюJHHx при нагреве, не обеспечивает регистрации длительности .твердения стерж невых смесей холодного я-Г9рячегот-вер;. денйя,.а также смесей,отв ерясдаемых . . ..газообразными .каталиэа;гррамй.; ; Наиболее блиэким,-к изобретеникз по тех,нической стадности и достигаемому . результату является уст.ройство .для определения длительности твердения . стержневых смесей и связующих материалов, . содержащее нагревательную печь со штуцером и крышкой, -котбра-я закреплена на, верт нкальном пустотелом штативе, снабженном штуц-ерЬм, концевым выключателем и гнездЪм для штеккера .электродов,. имеет возможность . перемещения вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик для установки емкости с исследуемымобразцом, -снабженцым основанием для фиксации емкости относительно столика, коаксиально расположенные от.носис тельно друг друга наружный и внутренний цилиндрические элек.троды, жоторые соединены; между ообой дизле1 трической пробкой и держателем., в.озмож. ность вертикального осевого Пефемеще. НИ.Я относительно крышки .сна бжены . штуцером для подачи-газообразного катализатора в межэлектродное пррст-i ранство, и блок-схему измерения элек тррфизическйх параметров.. Емкость для исследуемого образца в устройс.тве выполнена в .виде цилиндрической гяльзы c кольцевым выступом на основании/ ria который опирается съемное.:днище.: Сверху гильза закрыта крышкЬй с цилиндрическим бортиком и кольцевым выступом, .находящимся внутри гильзы. В крышке имеется отверстие, в кото-. ром с возможностью перемещения отногсительно нее расположены измерительные электроды 2J . Указанное устройство преимз ществённо может быть использовано для. определения длительности твердения стержневых смесей. В силу егр конструктивных особенностей исследование процесса твердения связующих материалов затруднено,, так как -при использовании такой емкости связующий материал может вытечь в процесс е. измерения через щель .съемнымдн.ищем и . гильзой, кроме: oto, велика погрешность измерения за счет колебания объема связуюо его, наливаемого в гильзу ш мерной емкости. , . ; Целью изобрет,ения является уменьшение погрешности дозировании св.язующегр материала или .стержневой смеси в емкость, в которой производится испытание, улучшенн.е условий эксплуатации устройства и повышение . воспроизводимости результатов испытаний. ,; ... ., ... -.; , , ,.. . Постав л енна.я дель .достигается тем что в устройствр для оттределения длительности твердения связующих матери-ч алов и ртержйевых смесей, содержащем нагревательнуте печь с крышкой, которая закреплена на вертикальном ШТАТИЧ-, ве и имеет возможность перемв|цени-я. вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик, для установки {емкрсти и исследуемым .обрдэцом,снаб-. :женнр;р опррным основанием, для фиксаг.; ции емкости отнрситедьно. стодика,.коакСиально расположены наружный и внутренний цилинДричеркие. эле.ктррды, которые соединены между собой диэлек- трйческрй ПРР0КОЙ и держателем, имею возможность вертикального перемещения ; отнрсзительно крышки и снабжены штуцером, сообщающимся с межэлектродньл пространством, и блок-схему измерени электрофизич-вских параметров, емкость для исследуемого -образца выполнена в виде цилиндрической гчль,--у которой один торец,имеет вид крнической воронки, а другой торец соединен при ,: помок(и быстроразборно го .соединения сопррным основанием. .. . . ,.; .. ., - , На фиг. i представлено предлдгае- . мое устройство, общий вид; на фиг.2 .емкость для исследуемрго рбр5азца .с электродами на фиг.- 3 - вариант ем- кости для связукяцего материала., :фик-. .СИруемой на электродах; на, фиг., 4 вазриант емкости с. крьвдкрй. . Устройство состоит из корпуса 1, на котором сверху смонтирована нагревательная печь 2. Шахта. 3 печи 2 выполнена в виде цилиндрической , в днище которой установлен штуцер для отроса газа, соединенный с .системой вытяжной вентиляции (не noka3aHa). На корпусе 1 закреплен пустотелый направляющий штатив 4, к которому. прикреплен .конический выключатель 5. В стенке направляющего штатива 4 вы-

полней П-образный паз/ вдоль которого перемещается фиксатор 6, расположенный на рукоятке 7, к которой снизу прикреплен шток 8, расположенный над конечным выключателем 5. В нижней части пазэ, выполненного в стенке штатива 4, имеется углубление, благодаря которому защелка фиксатора 6 фиксирует рукоятку 7 в крайнем положении. К торцу рукоятки 7 прикреплена 10 крышка 9, закрывающая сверху шахту .печи 3. Снизу к крышке 9 крепится . столик 10, представляющий собой кронштейн с .кольцом, в котором выполнено отверстие для установки емкости 11 15 для исследуемого образца. .

В крышке 9 выполнено сквозное от / верстие, сквозь которое проходят измерительные электроды 12 (фиг. 2), состоящие-из держателя 13, на кото- 20 ром сверху закреплена диэлектрическая рукоятка 14. Снизу в держатель 13 . . ; ввинчен наружный цилиндрический электрод 15, внутри KOTcJporo концентрически располояген внутренний электрод 25

16,который крепится к держателю 13 . при помощи цилиндрического стержня ,

17,изготавливаемого из диэлектричес-: кого материала, В средней части .: стержня .выполнена кольцевая проточк.а,

которая соединена с продольными ка- : налами, расположенными вдоль образую-щей стержня. .

В наружный цилиндрический электрод 15 ввинчен штуцер 18 таким образом, . что его хвостовая часть входит в . . .35 кольцевую проточку стержня 17. На : н аружной поверхности электрода 15 расположена также подвижная втулка с

опорным фланцем 19, которая стопорится винтом 20. -40

К электроду 16 и держателю 13 : прикреплены .соединительные провода 21, присоедин енные к штекеру 22,который уста;навлийается в гнездо 23, .. 45 расположенное в верхнем торце направляющего штатива 4 (фиг, 1) . В верхней части штатива 4 имеется также штуцер , 24, соединенный резиновым шлангом 25 со штуцером 18, расположенным на из- .CQ мерительных электродах. Провода от гнезда штеккёра и трубопровод для отсоса газообразных продуктов реак- ции твердения связующих и смесей из межэлектродного пространства или jipiH « подачи газообразного катализатора к ; штуцеру 24 расположены внутри штати- ва 4 (не показаны).. .

Емкость 11 для исследуемого образца состоит из основания 26 (фиг.2) d. опорньий бортиком для крепления в столике 10, цилиндрической гильзы 27 и двух сменных пластинок 28 и. 29, одна из которых металлическая (28)), а другая из упругого термостойкого дйэлектрическогоматериала (29);. При $5

определении длительности твердения образцов из смесей, отверждаемых газообразными катализаторами, цельные пластины 28 и 29 заменяются перфорированными, с отверстиями для прохода катализатора. Цилиндрическая гильза 27- соединяется с основанием 26 с помощью быстроразъемного соединения, например штифтового. Для этого в стенках гильзы у ее «нижнего торца имеются глухие отверстия, в которые запрессованы штифты 30,.а в стенках основания выполнены сквозные Т-образные пазы, причем для обеспечения жесткой фиксации гильзы относительно основания и герметизации дна емкости горизонтальная часть каждого паза выполнена под углом в несколько градусов к полости дна основания 26. К корпусу 1 подсоединен также штуцер -31. Верхний торец гильзы27 имеет вид расширенной конической воронки с углом при вершине 60-90. Воронкообразное расширение облегчает и упрощает наполнение емкости смесЫюили связующим, при этом нижний край во-, ронки является уровнем, до которого заливается связующее или засыпается смесь. Для. удобства сборки и разборки емкости на наружную поверхность воронкообразного расширения нанесено рифление..На фиг. 3 изображен вариант, кон.струкции емкости 11 для иследуемого. образца, в котором для уменьшения габаритов емкости и-повышения удобства эксплуатации, а следовательно, и повышения надежности ..цилиндрическая гильза 27, которая служит для приема исследуемого образца, является одновременно наружным электродом, а сам наружнь 1й электрод 15 при изменен.ии входит в зазор между гильзой 27 и основанием 26. При этрм.он соединяется с гильэой 27 по скользящей-посад- ке, а в основании.26 фиксирует с помощью штифтового соединения, для чего в основании сделан специальный лпаз, а в наружный электрод запрессованы штифты 32. Данный вариант кон- 1струкции емкости 11 позволяет избе-, жать прямого контакта наружного измерительного электрода 15 с исследуемым образцом, что облегчает Е ксплуатацию измерительных электродов и не требует чистки наружного электрода 15 после измерения. ;. -При работе со связующими при введении измерительных электродов в гильзу емкости (фиг, 2) часть связуюгщего может вьщавиться в зазоР между наружным электродом 15 и гильзой 27. При высокой степени адгезии -связующего к материалу электродов и гильз.ы при твердении связ5та1щего .наружный электрод может сильно приклеиваться к гильзе, что затрудняет работу с ,

устройством. Известно также, что в тонких пленках связующего, непосред- . ственно прилегающих к склеиваемым поверхностям, молекулы могут ориентироваться определенным образом, что. увеличивает силы адгезии. С учет6м 5 этого Tia фиг. 4 изображен вариант конструкции емкости 11, предназначенный для исследования связующих с высокой степенью адгезии к материалу электродов и гильзы, В этом варианте 10 гильза 27 накрывается сверху крышкой 33, которая крепится к гильзе с по- . мощью быстроразъемного соединения, например штифтового. Для-этого в , крьшпсе сделаны Г-образн ае пазы, а в 5. гильзу запрессованы штифты 34, В кршшсе имеется отверстие для введения в гильзу измерительных электродов, при этом стенки отверстия служат для электродов направляющими 1C наружному2п электроду 15 крышка может крепиться винтом 35, Внутренний диаметр гильзы таковf что при введении электродов зазор между гильзойи наружным элек- . тродом составляет 1,0-1,5 4M, Наличие лс такого зазора, который при проведении исследования заполняется связующим, позволяет уменьшить силы адгезии или заменить их силами когезии, что облегчает удаление И очистку элекйродов по окончании исследования.30

Измерительная схема предлага1вмрго устройства расположена внутри корпуса 1, на переднюю панель которого вынесены основные измерительные приборы и ручки управления (не показаны), К 35 корпусу 1 подсоединен также штудёр служащий для удаления газообразных продуктов реакции отверждения связующего, или смеси из рабочей зоны,

Устройство обеспечивает определе- 40 ние длительности твердения смесей холодного и горячего твердения, смесей , отверждаемых газообразными катализаторами, стержней, а также электропроводных связующих, 45 Устройство работает следующим образом,. ,

Перед началом работы фиксатор б выводят из углубления П-образного паза на штативе 4 и рукояткой 7 перемещают вверх . крышку 9 вместе со столиком 10, Повернув рукоятку вокруг оси штатИва 4, CTOJI опускают на крышку корпуса 1 впе-, реди печи 2, В собранную емкость 11 заливают связующее до нижнего края воронки и устанавливают ее в отверс- 55 тие столика 10, Затем электроды 12 через отверстие в крышке 9 вводят в гильзу 27 емкости 11, При измерении длительности твердения смесей подготовленную смесь также засыпают в ем- 60 кость 11 до нижнего края воронки и уплотняют ее двумя ударами лабораторного копра, В этом случае электроды перемещают за рукоятку 14 вниз до упора ,. При этом стержень 17 доуплотняет 45

смесь, разрыхлившуюся при погружении электродов. Кроме т5го, стержень определяет глубину погружения электродов в смесь, что повышает воспроизводимость результатов измерений,

Штёккер 22 вставляют в гнездо 23,. а штуцер .18 измерительных электродов соединяют со штуцером 24 на направляиедем штативе 4 шлангом 25, Затем рукояткой 7 подвижную систему перемещают вверх, поворачивают и опускают вниз до упора. При этом защелка фиксатора 6 входит в углубление, выполненное в пазе направляющего штатИва 4, и фиксирует крышку 9 в нижнем положении. Благодаря этому происходит герметизация внутренней полост .камеры 3, Одновременно с этим штоком 8 включает .конический выключатель 5, который обеспечивает включение измерительной цепи прибора.

При затвердеваниисвязующего или смеси их электрическая проводимость падает, .достигая своего минунимума при полном затвердевании связукицего. Изменение величины электрической проводимости фиксируется регистрирующим П1Жбором. После полного затвердевааия происходит отключение измерительной схемы и вытяжного вентилятора,

Освоббждгиот фиксатор 6 и.рукояткой 7 перемещают подвижную систему вверх. Отсоединяют шланг 25 от штуцера 18.и, перемещая вверх рукоятку 14, извлекают измерительные электроды из крышки 9, Наружный электрод 15 вывинчивают из держателя 13 и заменяют другим, так как необходимо удалить из его внутренней полости затвердевшую смесь. Емкость 11 снимают со столика и заменяют другой, заполненной свежим связующим или смесью. После замены электрода 15 и гильзы 27 прибор вновь готов к работе,

При определении длительности твердения оме сей, отверждаемых тепловым нагревом, пред вари те ль но производят нагрев печи до заданной температуры,которая контролируется подключенной к печИ термопарой и показывающим прибором,После достижения заданной температуры осуществляется подготовка прибора к работе. Она проводится так же, как и для исследования холодноТвердекедей смеси, , В случае исследования смесей, отверждаемых газообразным катализаторе, все подготовленные операции пррводятся аналогично описанным для холоднотверДеющих смесей. Отличие состоит в том, что цельные пластины 28 я 29 в гильзе 27 заменяются перфорированными а шланг 25 используется не для отсоса газообразных продуктов реакции отве рждениЖ, а для подачи ка.тализатора к смеси. При этом катализатор через шланг 25 и штуцер 18 попадает в кольцевую проточку стержня 17. По продольным каналам, coeди eнным с проточкой, катализатор перемещается вдоль электрода 15, проходит сквозь находящуюся в межэлектродном пространстве стержневую смесь и через отверстия в пластинах 28 и 29 поступает в камеру 3, откуда удаляется за пределы прибора вытяжным вентиляторам. После завершения измерений рее гильзы и электроды очищают от затвердевшего связующего или смеси. Универсальность прибора сострит также в том, что он позволяет регист рировать длительность твердения стержней. Для этого необходимо штек кер 22 вставить, в гнездр 23, а подвижный диск-фиксатор 19 установить на таком расстоянии от нижнего торца электрода 15, которое равна толщине контролируемого слоя стержня. Измерительные электроды за рукоятку 14. ,погружают в знаковую часть стержня до упора диска 19 о его поверхность По мере твердения стержня изменение его электропроводности регистрирует- измерительной схемой прибора. -. В случае необходимости регистрации измерения величины ЭДС необходиМО использовать измерит1ельные электрода, изготовленные из различных металлов например стали и меди. При определении длительности твер деИия : связукнцих материалов путем измерения величины электропроводное.ти на точность измерения, а следова тельно. и на воспроизводимость резулъчсатозf большое влияние оказывает точность хдозирования исследуемого ма Фериала Выполнение верхнего торца гильзы в виде конической воронки не только облегчает заполнение ее свя зующим при небольшом диаметре измерительных электродов (диаметр колеблется в пределах 16-18 мм), но и превращает саму гильзу в мерную емкость . Эалолненйе гильзы связуиицим материалом осуществляется до уровня кольцевой кромкиг по которой сопрягаются внутренняя цилиндрическая поверхность гильэы с конической, поверх ,ностью верхнего торца. Погрешность дозирования при STOI не превьйиает Jto,25 мм по высоте уровня связующего, что составляет менее 1,5% объема связующего материала, находящегося в гильзе. ПРИ использовании же цилин дрической гильзы, имеющей конструкци согласно 2J , погрешность при ваний с.вязующего материала составляет не менее 4-5 o6i% и особенно увеличивается при уменыцении объема связующего материала до 5-8 этом случае погрешность может достигать 10 и более процентов. Связана такая большая погрешность с тем, что часть связуклдего, иг еющего высо-кую вязкость (сульфитно-спиртовая .барда, синтетические смолы, например карба-: мидная смола М 19-62 и другие), остается на стенках мерной емкости. Кроме того, при заполнении самой мерной емкости также имеет место колебание объема в результате погреш- . .ности дозирования. Количество связующего, остающегося на стенках, даже для одного и того же материала зависит от .целого ряда факторрв, в том числе и от температур1ы, при которой, осуществляется измерение. В предлагаемой конструкции гильзы все эти недо-. статки устраняются, так как она сама является мерной емкостью-. Присоединение нижнего торца гильзы к основанию с помощью &1строразборного соединения, например штифтового, и фиксация гильзы относительно столика обеспечивают улучшение условий эксп-. луатахщи по сравнению с прототипом. Фиксация гильзы относительно столица, позволяет вводить измерительные электроды 12 сквозь отверстие в крышке 9 нагревательной печи 2 (фиг.1).ПрямсГ в емкость 11 без каких-ли;бо перемещений последней в горизонтальной : плоскости,Кроме этого, цредотвраща- . ется случайное соскальзывание емасости 11 со столика при подготовке прибора к работе и предотвращается тем самым выливание связующего материала.. . Быстроразборное соединение днища , с гильзой позволяет легко и быстро разобрать нагретую до высокой темпетратуры емкость, не ожидая ее охйаж- . дения. ; , . . Наличие между нижним торцола гильзы и основанием пластины из упругого термостойкого диэлектрического мате- ; риала позволяет осуществить герметизацию емкости для связующего материала, т.е. при соединении гильзы с основанием проходит деформация nJiacтидал и тем самым предотвращается вытекание связующего из емкости, что привело бы к искажению результатов : . измерения. . В таблицеприведешь результаты , сравнительных испытаний предлагаемого и известного Я устройств... Измерения 1-3 осуществлялись на пред-лагаемом; устройстве, а измерения 46 - на известном 2j ,. в э.том с.пучае , для предотвращения:вытекания связующего использовалась гильза с несъемным днищем, так как известное устройство невозможно использовать для исследования связующих Регистрировалась удельная электрическая проводи-: мость связующего материала. Исследовался фенолоспирт с 20% мочевины, отверждевшийся при Т 230°С. Изменение удельной электрической при длительности lielO- 9.10. 60-10 2236.10- 121:10 13.10 бзЛо 3231,-10 119г 10 12.10 62. 1- 15810 26tlO 87,-10 281 .-10 .10 113,10 lOclO Sl. 6 239.10 .119tlO- 17ар бЗЮ

Анализ данных, приведенных в таб- 20 лице, показывает, что воспроизводимость результатов измерения при использовании конструкции предлагаемого устройства значительно выше, а раз61ЭОС результатов значительно ниже, 25 чём при использовании известного устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство способствует уменьшению погрешности при дозировании связуквдего материала или стержневой смеси в емкость для испытаний, а также обеспечивает улучшение условий эксплуатации и повышение воспроизводимости результатов испытаний; проводимости, См/м, твердения| ;зЕ-1Г:- Е 13 - -1 ЛЕ 198.10- 198.10 198.10 lOSlO 202-10- 202-10 202-1097.10 196. 196 10135 10 230.10- 230.10 230-.Ю 102-,10 205.10 205.10 205-10 127.-10 220.10 220-10 220.10.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДЕНИЯ связующих, материалов и стержневых смесей, содержащее нагревательную печь с крышкой, которая закреплена на вертикальном штативе и имеет возможность перемещения вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик для уста- яо:вки емкости с исследуе№1м образцом, снабженной опорным основанием для . фиксации емкости относительно столика, коаксиально расположенные наруж-, ный и внутренний цилиндрические элекг троды, которые соединены между собой ; диэлектрической пробкой и держателем, имеют возможность вертикального перемещения относительно крышки и снабжены штуцером, сообщающимся с межэлектродным пространством f, и блок-схему измерения электрофизических параметров, отли, чающе е.с я тем, что, с целью уменьшения погрешности при дозировании связующего материала или стержневой смеси в емкость, улучшения условий эксплуатации и повыше:- Щ ниявоспроизводимости результатов (Л испытаний, емкость для исследуемого образца выполнена в. виде цилиндричес с кой гильзы,у которой один торец имеет ; вид конической воронки,а торец соединен при помощи быетроразборного -S соединения с опорНЕлм основанием.

35

29

Фиг Л